[发明专利]双折叠十字多维压电马达及其控制方法和扫描探针显微镜

权利要求书

1.一种双折叠十字二维压电马达，包括滑板(1)以及设置于所述滑板(1)上方的XY压电体架(2)，其特征在于，所述XY压电体架(2)在X方向与Y方向的两端分别为X+和X-端、Y+和Y-端，所述XY压电体架(2)内设有X压电体部、Y压电体部，所述X压电体部、Y压电体部垂直交叉布置；

所述X压电体部包括X+压电体(3b)、X-压电体(3d)，所述X+压电体(3b)的一端固定于X-端，另一端为自由端并指向X+端，X-压电体(3d)的一端固定于X+端，另一端为自由端并指向X-端，所述X+压电体(3b)和X-压电体(3d)上下布置形成双层折叠结构；

所述Y压电体部包括Y+压电体(3a)、Y-压电体(3c)，所述Y+压电体(3a)的一端固定于Y-端，另一端为自由端并指向Y+端，所述Y-压电体(3c)的一端固定于Y+端，另一端为自由端并指向Y-端，所述Y+压电体(3a)和Y-压电体(3c)上下布置形成双层折叠结构；

所述X+压电体(3b)、X-压电体(3d)、Y+压电体(3a)、Y-压电体(3c)的自由端以相同的压力压接于所述滑板的端面上。

2.根据权利要求1所述的双折叠十字二维压电马达，其特征在于，所述X+压电体(3b)、X-压电体(3d)、Y+压电体(3a)、Y-压电体(3c)的自由端均固定连接有弹簧片并通过所述弹簧片与所述滑板(1)滑动连接。

3.如权利要求1-2任意一项所述的一种双折叠十字二维压电马达的控制方法，其特征在于，按如下时序的变形布置实现X+方向的一步行走：

S1、X+压电体(3b)处于伸长状态，X-压电体(3d)处于收缩状态，Y+压电体(3a)、Y-压电体(3c)都处于伸长状态或收缩状态；

S2、X+压电体(3b)、X-压电体(3d)同时反向形变，在此过程中，Y+压电体(3a)、Y-压电体(3c)同时做至少半个周期的周期性相向伸缩形变；

S3、X+压电体(3a)伸长形变、其余三个压电体静止；

S4、X-压电体(3d)收缩形变、其余三个压电体静止；完成X+方向上的一步行走；

其余X-方向、Y+方向、Y-方向与X+方向移动方法类似。

4.一种权利要求1所述的双折叠十字二维压电马达制成的三维压电马达，其特征在于，所述XY压电体架(2)上端设有Z压电马达，所述Z压电马达的输出推力方向垂直于所述XY压电体架(2)所在平面。

5.根据权利要求4所述的三维压电马达，其特征在于，所述Z压电马达是坚固型双压电体并排推动的三摩擦力步进器，或是利用相向摩擦力压制成的叠堆压电马达，或是多区驱动的惯性压电马达装置(4)，或是双压电体线性纳米定位压电驱动器。

6.使用如权利要求1-2任意一项中所述的双折叠十字二维压电马达的扫描探针显微镜，其特征在于，还包括基座(5)以及多区驱动的惯性压电马达装置(4)，所述的多区驱动的惯性压电马达装置(4)固定于XY压电体架上(2)，基座(5)的一部分表面正对着所述多区驱动的惯性压电马达装置(4)的输出推力方向。

7.根据权利要求6所述的一种扫描探针显微镜，其特征在于，所述XY压电体架(2)与多区驱动的惯性压电马达装置(4)均固定于基座(5)上，所述多区驱动的惯性压电马达装置(4)的输出推力方向为正对着所述XY压电体架(2)的方向。

8.根据权利要求7所述的扫描探针显微镜，其特征在于，所述多区驱动的惯性压电马达装置(4)固定于基座(5)上，所述多区驱动的惯性压电马达装置(4)的输出端与所述滑板(1)固定连接，所述基座(5)的一部分表面平行于X方向和Y方向。